7+工业以太网.ppt

1、工业以太网,以太网（EtherNet） 工业以太网是指利用以太网的数据传输技术实现工业环境下测量和控制功能的网络技术（现场总线技术）。 工业以太网大量使用信息网络技术，具有技术成熟、软件硬件资源丰富、性能价格比高等明显的优势，更有利与实现控制网络与信息网络的互连。,工业以太网的特色技术,1 环境适应性问题（温度、震动、粉尘、潮湿） 2 通信非确定性问题（时间非确定性问题） 3实时性问题（与2相同） 4 网络供电问题 5 本质安全问题（防电磁干扰、防腐、防雨、防雷、防爆）,提高实时性的措施,1 利用以太网的高通信速率。 在通信流量不变时，网络带宽越宽，通信速率越高，信息冲突的概论越小。 2 控制

2、网络负荷（减少数据传输量） 在通信速率不变时，通信流量越小，冲突概论越小。,续,3 采用全双工传输。 全双工，每个信道都是单向传输，输入输出相互不影响，也相当与减小通信流量。 4 采用交换式以太网，减少仲裁环节 树形网络采用交换机连接，实质上每个连接线段都是点对点的连接，不需要仲裁。,物理连接,以太网采用基带传输，有10M 100M 1000M 10M网络连接类型： 10Base5 直径为10mm 50欧姆同轴电缆连接 最长500m 10Base2 直径为5mm 50欧姆同轴电缆连接 最长200m 10BaseT RJ-45连接器3、4、5类非屏蔽双绞线连接最长100m 最多4级集线器，最长5

3、00米 10BaseF光缆连接 62.5/125多模光纤，传输距离2000米,RJ-45连接示意图,以太网的网络层波形,以太网的数据传输采用全双工的线路结构。 采用曼彻斯特编码，或差分曼彻斯特编码。,网线分类,l类UTP：主要用于电话连接，通常不用于数据传输。 2类UTP： 2类线的最高带宽为1MHz,通常用在程控交换机和告警系统。ISDN和T1/E1数据传输也可以采用2类电缆。 3类UTP： 3类UTP的阻抗为100欧姆，最高带宽为16MHz,又称为声音级电缆，适合于10Mbps双绞线以太网和4Mbps令牌环网的安装.,4类UTP：最大带宽为20MHz，其它特性与3类UTP完全一样，能更稳定

4、的运行16Mbps令牌环网。 5类UTP：带宽为100MHz,又称为数据级电缆，能够运行100Mbps以太网和FDDI，5类UTP的阻抗为100欧姆。 6类UTP：最大带宽可以达到1000MHz,是一种新型的电缆，适用于低成本的高速以太网的骨干线路。,帧结构,以太网（RFC894）帧结构 由7部分构成,IEEE802.3以太网（RFC1024）帧结构 由7部分组成,1997年修订 当两字节的值小于0 x0600（1536D）时为字节长度，大于0 x0600时表示传输的协议类型。 1帧的最小长度81446472字节 最长1526字节 CRC采用标准CRC32格式,帧封装过程,TCP/IP封装的工

5、业控制数据包,地址 功能码 数据 校验码,将现场总线的数据帧利用以太网传输。 TCP/IP协议发送非实时数据，数据包大小不定，发送时间不定。（有应答，可靠性高，数据包大实时性差） UDP/IP发送实时数据，数据包短，需要定时或周期通信（实时性强，无应答 可靠性差）,TCP/IP协议组,SMTP 简单邮件传输协议 DNS 域名服务 SNMP 简单网络管理协议 SNTP 简单网络定时协议 FTP 文件传输协议,IP数据报格式,IP数据报头 2060字节,版本号 IPV4 0100B 长度 015 IPV6地址长度 128位 16字节,最大数据包65536个字节（包括数据报头）,IP地址,A类 B类

6、 C类 D类 E类,0,网络标识 7位,1 0,网络标识 14位,主机标识 16位,1 1 0,网络标识 21位,主机标识 8位,0,主机标识 24位 主机数224,1 1 1 0,多点广播地址 28位,1 1 1 1 0,网络标识 21位,原来 IP地址网络号主机号 改进 IP地址网络号子网号主机号 A类网络默认子网掩码 B类网络默认子网掩码 C类网络默认子网掩码 ,用户数据报协议,UDP数据报头：64位 源端口地址16位 目的地址16位 数据报长度16位 校验和16位 数据区 最大15008字节,0 15 16 31,T

7、CP报文头格式,0 16 31,顺序编号： 数据在原数据流中的位置 确认编号： 正确接收的顺序号，只有在控制域ACK1才有效。 报头长度: 015 最多15460字节 标志位: 1 URG =1 紧急指针有效 2 ACK1 确认编号有效 3 PSH1 通知发送者需要更高的速率 4 RST1发送混乱，序号复位,5 SYN1 顺序编号同步，表示连接请求，连接确认（ACK1）、 确认响应（ACK1） 6 FIN1终止连接 终止请求 终止确认,SNMP,SNMP (Simpl Network Management Protlcol) 属于用于层，最初只作为短期的过渡性解决方案，由于简单和低资源消耗被保

8、留。 SNMP为设备定义了清晰的客户/服务关系，管理者通过SNMP向被管理的设备写入数据，或读取数据。 Agent （代理） 代理的所有数据信息都存放在管理信息库MIB(Management Information Base）中。,简单网络管理协议SNMP,SNMP是建立在UDP基础上的简单请求/响应协议，有5种报文 1 GetRequest 获得请求 2 GetNextRequest 获得下一个请求 3 SetRequest 设置请求 4 GetReponse 获得响应 5 Trap 圈套 陷阱 与中断响应相似,命令使用,GetRequest GetNextRequest SetRequest 都是管理器发出报文，代理通过GetReponse 作出响应。 丢包的问题由管理器应用程序通过超时和重试的方式进行处理。 Trap 圈套 陷阱 当代理发送一个TRAP给管理器时，管理器会马上作出响应。